топочное устройство

Формула изобретения

Топочное устройство, содержащее вертикальную топку, выполненную с наружной и внутренней стенками, имеющую верхнюю зону подогрева топлива, зону горения и нижнюю зону охлаждения золы и шлаков, расположенный над топкой бункер подачи топлива, патрубок подвода воздуха, колосниковые решетки, направленные под углом к горизонту с наклоном вниз навстречу друг другу, при этом колосниковые решетки объединены в два вертикальных ряда, расположенных у противоположных внутренних стенок топки, каждый ряд насчитывает, по меньшей мере, четыре колосниковые решетки, размещенные в шахматном порядке, причем колосниковые решетки снабжены виброприводами и расположены с образованием зазоров с внутренней стенкой, находящейся у нижнего конца решетки, а величина зазора составляет 5...10% от ширины топки, виброприводы и узлы подвески колосниковых решеток расположены в пространстве между внутренней и внешней стенками, а теплообменники расположены между колосниковыми решетками, находящимися в зоне горения, отличающееся тем, что оно снабжено патрубками для подачи воздуха из пространства между наружной и внутренней стенками под каждую колосниковую решетку, расположенную в зоне горения, и под колосниковую решетку, находящуюся в нижней зоне охлаждения топки, причем в патрубках установлены регулировочные заслонки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для сжигания различных видов твердого топлива, в частности угля, горючих бытовых отходов и для получения пара.

Известно топочное устройство, содержащее вертикальную топку, бункер подачи топлива, колосниковые решетки, размещенные под углом к горизонту с уклоном вниз навстречу друг другу, теплообменники, патрубок подвода воздуха (см. патент США №4257338, F23В 7/00).

Недостатками указанного устройства являются прилипание транспортируемых угля и шлака к колосниковым решеткам, невозможность обеспечения оптимальных режимов на каждой колосниковой решетке, высокая энергоемкость процесса транспортировки топлива.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является топочное устройство, имеющее вертикальную топку с наружной и внутренней стенками, размещенный над топкой бункер подачи твердого топлива, патрубок подвода воздуха в пространство между наружной и внутренней стенками корпуса, патрубок отвода газов из внутренней оболочки. Топочное устройство содержит колосниковые решетки, объединенные в два вертикальных ряда, причем каждый ряд содержит не менее четырех решеток, расположенных у противоположных стенок внутренней оболочки в шахматном порядке, направленных под углом к горизонту с наклоном вниз навстречу друг другу, с образованием зазоров с внутренней стенкой у нижнего конца решеток, причем величина зазора составляет 5-10% от ширины топки. Каждая решетка снабжена виброприводом и поглощающей подвеской. Между колосниковыми решетками в зоне горения топки размещены теплообменники, причем количество теплообменников различно по высоте указанной зоны в зависимости от необходимости съема тепла (см. патент RU №2206823 С1, 7 F23В 1/18, 2002).

Недостатками указанного изобретения являются большая инерционность процессов при регулировании основных параметров (прежде всего температуры) с помощью изменения расхода воздуха и топлива на входе в топку из-за большой протяженности внутреннего тракта и малой скорости перемещения по нему рабочих тел, проблематичным является осуществление дискретного воздействия на какую-либо зону горения, так как в силу сказанного выше изменение расходов ведет к изменению параметров по всему тракту, а использование расхода воды в качестве регулирующего фактора за счет изменения количества отводимого из топки тепла возможно, но не рационально, так как ведет к нестабильности при получении конечного продукта данного устройства - пара.

Задача данного изобретения - обеспечить оптимальные параметры горения, прежде всего температуры, на всех колосниковых решетках независимо от состояния и качества используемого твердого топлива, значительно сократить инерционность процессов регулирования и добиться возможности локального воздействия на отдельные участки зоны горения за счет подвода воздуха из пространства между стенками под каждую колосниковую решетку через каналы, снабженные автономно регулируемыми заслонками, добиться эксплуатационной надежности установки, улучшения ее термодинамических и экологических характеристик.

Технический результат достигается тем, что топочное устройство выполнено в виде вертикальной топки с наружной и внутренней стенками, бункер подачи твердого топлива расположен над топкой, топка снабжена патрубком подвода воздуха, в топке расположены колосниковые решетки, объединенные в два вертикальных ряда, причем каждый ряд содержит не менее четырех решеток, расположенных у противоположных сторон внутренней стенки в шахматном порядке, направленных под углом к горизонту с наклоном вниз навстречу друг другу, с образованием зазоров с внутренней стенкой у нижнего конца решеток, причем величина зазора составляет 5-10% от ширины топки. Колосниковые решетки выполнены из жаропрочной стали. Кроме того, каждая решетка снабжена отдельным виброприводом и поглощающей подвеской, которые размещены в пространстве между внутренней и внешней стенками. Топочное устройство дополнительно снабжено патрубками для подачи воздуха из пространства между наружной и внутренней стенками под каждую колосниковую решетку, расположенную в зоне горения, и под колосниковую решетку, находящуюся в нижней зоне охлаждения топки, золы и шлаков, причем в патрубках установлены регулировочные заслонки. Между колосниковыми решетками в зоне горения установлены теплообменники, причем количество теплообменников различно по высоте указанной зоны.

Преимущества данного изобретения заключается в следующем.

За счет регулируемой подачи воздуха под каждую колосниковую решетку в зоне горения можно добиться:

- существенного снижения инерционности при регулировании параметров горения, прежде всего температуры, и, как следствие, повышение эксплуатационной надежности топочного устройства;

- оптимизации температурных режимов горения топлива не зависимо от колебаний по размеру и качеству поступающего на колосниковые решетки твердого топлива и, как следствие, улучшение термодинамических и экологических характеристик, а также снижение расходов при подготовке топлива.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 топочное устройство, продольный разрез;

на фиг.2 топочное устройство, вид сбоку.

Топочное устройство содержит топку 1 с внутренней 9 и наружней 10 вертикальными стенками, расположенный над топкой бункер 2 подачи топлива с электроприводом, колосниковые решетки 3, объединенные в два вертикальных ряда, причем каждый ряд содержит не менее четырех решеток, расположенных с противоположных сторон внутренней стенки в шахматном порядке, направленных под углом 3°...10° к горизонту с наклоном вниз навстречу друг другу, с образованием зазоров 7 с внутренней стенкой у нижнего конца решеток, причем величина зазора составляет 5-10% от ширины топки. Колосниковые решетки выполнены из жаропрочной стали. Кроме того, каждая решетка снабжена отдельным виброприводом 11 и поглощающей подвеской 8, которые размещены в пространстве между наружной и внутренней стенками вне зоны высоких температур. Под каждую колосниковую решетку, расположенную в зоне горения, воздух из пространства между стенками подводится через патрубки 14, снабженные регулирующими заслонками. Над колосниковыми решетками в зоне горения установлены теплообменники 4, причем количество теплообменников различно по высоте указанной зоны в зависимости от количества снимаемого тепла. Топочное устройство также снабжено коллектором 12 подвода воды и коллектором 13 отвода пара, патрубком 5 подвода воздуха и патрубком 6 отвода газов.

Внутреннее пространство топки можно условно разделить на три зоны:

- верхнюю зону I, в которой происходят процессы сушки, нагрева топлива газообразными продуктами сгорания до температуры возгорания и фильтрация продуктов сгорания; осуществляется регенерация тепла, в результате чего снижается температура газообразных продуктов сгорания, покидающих топочное устройство;

- среднюю зону II (зону горения), в которой осуществляются процессы сжигания топлива с подогретым воздухом, поступающим из нижней части топочного устройства, а также воздухом, поступающим через патрубки, снабженные заслонками; в этой зоне в результате конвекционного и радиационного теплообмена происходит получение пара в теплообменниках;

- нижнюю зону III, в которой происходит догорание крупных фракций топлива, а также процессы охлаждения шлаков и золы, нагрев воздуха, поступающего в нижнюю часть топочного устройства, т.е. осуществляется регенерация тепла.

Топочное устройство работает следующим образом.

Топливо поступает в устройство из бункера 2 и затем перемещается сверху вниз по колосниковым решеткам 3 за счет их вибрации. В верхней зоне I топливо предварительно подсушивается и нагревается газообразными продуктами сгорания, поступающими снизу из средней зоны II и покидающими топочное устройство через патрубок 6. Продукты сгорания охлаждаются, т.е. осуществляется регенерация тепла, и, кроме этого, твердые частицы осаждаются на влажных и холодных фракциях твердого топлива, т.е. происходит фильтрация продуктов сгорания. В средней зоне II осуществляется процесс сжигания топлива с подогретым воздухом, поступающим из зоны III, а также воздухом, подающимся под колосниковые решетки из патрубков 14, снабженных регулирующими заслонками, вновь образовавшиеся продукты сгорания смешиваются с газами, поднимающимися с нижних колосниковых решеток, и все вместе проходит через теплообменники 4. Питание теплообменников холодной водой осуществляется через коллектор 12, а отвод пара через коллектор 13. Кроме тепла, переданного за счет конвекции при прохождении газов через теплообменники, значительная доля нагрева приходится на радиационное излучение, т.к. теплообменники располагаются между колосниковыми решетками, по которым перемещается горящее топливо и раскаленные шлаки. Увеличение или уменьшение общего количества тепла, выделяющегося в зоне горения, можно добиться изменением расхода подачи топлива из бункера 2 и изменением расхода воздуха через патрубок 5. Такое изменение режимов работы топочного устройства происходит относительно медленно из-за большой протяженности тракта подачи топлива и воздуха, оно характерно для режимов запуска и остановки. Оперативное регулирование, связанное с настройкой всей системы, а также дискретными колебаниями температуры в результате неоднородности качества и размеров фракций в твердом топливе, осуществляется изменением расхода воздуха, подаваемого под колосниковые решетки по патрубкам 14, снабженным регулируемыми заслонками. Узлы независимой подвески колосниковых решеток 8, а также виброприводы 11 вынесены из зоны действия высоких температур в пространство между внутренней 9 и наружной 10 стенками. Воздух, подающийся туда через патрубок 5, охлаждает узлы подвески, виброприводы и внутреннюю стенку 9, полученное тепло попадает затем в зону горения. В зоне III по колосниковым решеткам перемещаются шлак, зола и отдельные догорающие крупные фракции топлива, с решетки на решетку они, как и во всех зонах, попадают через зазор 7. Воздух, поступающий в нижнюю часть топочного устройства из пространства между стенками, охлаждает золу и шлаки, нагревается и поступает в зону горения II.